Koralens myte kræver ubegrænsede mængder af lys
Af Dana Riddle
Jeg havde fornøjelsen af at bo på den store ø Hawaii i næsten to årtier og benyttede enhver lejlighed til at studere de naturlige rev der (se figur 1.) Et af mine projekter involverede bestemmelsen af lys, der kræves af fotosyntetiske koraller (bemærk: påkrævet versus tolereret.)
Figur 1. Denne lavvandede tidevandspool, kun centimeter dyb, indeholder smukke hawaiianske koraller. Der blev udført forsøg på dyr fundet her.
På det tidspunkt var det relativt nemt at få tilladelser, der krævedes af staten Hawaii, og når først disse var i hånden, kunne projektet fortsætte. Bestemmelse af fotosyntesehastigheder kræver alt det udstyr, der normalt findes i et vådt laboratorium, plus nogle højt specialiserede instrumenter.
Den første af disse er en kvalitetskvantemåler (eller PAR) (omtalt i detaljer i del II af denne serie.) Den anden er et pulsamplitudemodulations(PAM) fluorometer (se figur 2).
Figur 2. Dette instrument, kaldet et fluorometer, kan bestemme hastigheder af fotosyntese i planter, alger og zooxanthellae.
I en nøddeskal overvåger dette instrument, hvordan lys bruges eller bortskaffes under fotosynteseprocessen og involverer måling af klorofylfluorescens. Det kan afgøre, om lys bruges i fotokemi, eller afgives som varme eller spredes gennem naturlige beskyttelsescyklusser. Det ligger langt uden for denne artikels omfang at diskutere disse veje.
Det er tilstrækkeligt at sige, at vi inden for sammenhængen her er interesseret i, hvor meget lys der kræves for at maksimere fotosyntesen i de zooxantheller, der findes i lavvandskoraller.
Det er almindeligt blandt mange at tro, at zooxantheller, der findes i mange lavvandede koraller, har en ubegrænset evne til at absorbere lys og bruge det i fotosynteseprocessen. Når alt kommer til alt, er det nemt at finde billeder af koraller, der er helt opstået under lavvande og bliver blæst af fuld styrke sollys. Det får os til at tro, at mere lys skal være bedre!
Når vi studerer fotosyntese, er der et par ting, vi skal vide. Lys (i form af fotoner) kan absorberes af fotopigmenter (såsom typer af klorofyl, peridinin osv.) og dermed strømme gennem de to fotosystemer og videre i form af elektroner. Andre punkter at forstå - der er en minimumsmængde af lys påkrævet (kaldet Kompensationspunkt, hvor iltproduktion opfylder koraldyrets og symbionternes respiratoriske behov.)
Den næste milepæl er Mætningspunkt hvor hastigheden af fotosyntese er på et maksimum, og enhver stigning i lysintensiteten ikke vil resultere i en højere hastighed. Det tredje punkt er Dynamisk fotoinhibering – det er beskyttelse mod stærkt lys og involverer Xanthophyll-cyklussen. Det er en naturlig proces.
I forbindelse med denne artikel er vi mest optaget af antallet af fotoner (lysintensitet – PPFD eller PAR), der overstiger kompensationspunktet, møder og overskrider mætningspunktet, og hvordan dynamisk fotoinhibering påvirker fotosyntesehastigheden.
To stenede koralarter blev udvalgt til disse eksperimenter. Den første var Porites lobata (almindeligvis kaldet Lobe Coral) og 'SPS' korallen Pocillopora damicornis (vortekorallen.) Resultaterne var sammenlignelige, og vi vil kun diskutere dem i proceduren, der involverer P. lobata.
Figur 3 viser resultaterne.
Figur 3. Maksimal fotosyntese i zooxanthellae i denne Porites stenede koral blev opnået ved ca. 200 µmol·m²·sek. Ved 350 µmol·m²·sek var fotosyntesehastigheden omtrent den, der ses ved 75 µmol·m²·sek!
En nøje undersøgelse af figur 3 afslører, at den maksimale fotosyntesehastighed (mætning) blev opnået ved en lysintensitet på ~200 µmol·m²·sek. og dynamisk fotoinhibering kom i spil kort efter.
Beskeden med hjem er denne: Disse Porites koraller, der lever i farvande på kun få centimeters dybde, krævede kun en brøkdel af den lysintensitet, de vil opleve. Deres zooxanthellae vil have en maksimal fotosyntesehastighed tidligt om morgenen, og deres naturlige beskyttelsesanordninger (Xanthophyll-cyklussen) kommer i spil midt om morgenen og beskytter dem, indtil lysintensiteten falder sidst på eftermiddagen (forudsat at det er solskin hele dagen) .)
Andre eksperimenter tyder på, at de fleste koraller kræver lavere lysintensiteter for at opnå maksimale fotosyntesehastigheder.
Næste gang vil vi se på lyskravene for en koral, der ofte findes i revakvarier – Acropora arter.
https://orphek.com/lighting-the-reef-aquarium/
https://orphek.com/lighting-the-reef-aquarium-part-ii/